Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein verstellbares Domlager mit einem Elastomerelement, wobei das verstellbare Domlager zum einen vorzugsweise axial über ein Federbeinstützlager an einer Fahrwerksfeder eines Federbeins angeordnet ist, und zum anderen zumindest mittelbar an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zur Anlage kommt, um zumindest das Federbein dämpfend mit der Karosserie zu verbinden.

Gebiet der Erfindung

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Zur Federung des Kraftfahrzeugs werden an der Vorderachse und teilweise an der Hinterachse des Fahrzeugs Federbeine angeordnet. Ein Federbein besteht im Wesentlichen aus einer die Federung übernehmende Fahrwerksfeder sowie Zusatz- teilen zur Befestigung und Lagerung der Fahrwerksfeder an der Karosserie. Das Federbein wird mit dem oberen Ende an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt und überträgt hierdurch die Bewegungen des Fahrwerks gedämpft auf die Fahrzeugkarosserie. Das zur Karosserie gerichtete Ende der Fahrwerksfeder wird üblicherweise durch einen Federteller und vorzugsweise mit einem Federbeinlager abgeschlossen, über welche wiederum ein Domlager eingreifen kann.

Serienmäßige Domlager sind üblicherweise auf Fahrkomfort ausgelegt. Sie bestehen meist aus einem inneren und einem äußeren Metallteil, welche über ein Elastomer miteinander verbunden sind. Diese Bauweise ermöglicht ein komfortables Fahrverhal- ten, da das Domlager mitfedert und Stöße aufnimmt. Allerdings ist diese beschriebene Verbindung auf eine komfortable oder auf eine dynamische Fahrweise auszulegen, wobei eine komfortable Auslegung für eine dynamische Fahrweise unvorteilhaft ist und umgekehrt.

Beispielsweise geht ein zuvor beschriebenes Domlager aus der DE 299 23 896 U1 hervor. Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist, dass eine bei der Herstellung eingestellte Steifigkeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht einstellbar ist. Somit ist die Steifigkeit des Domlagers nicht mehr verstellbar.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln und dadurch insbesondere den Komfort für die Fahrzeuginsassen sowie die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Erfindungsgemäße Lösung

Erfindungsgemäß weist das verstellbare Domlager einen radial um das

Elastomerelement angeordneten Elastomerring auf, der axial zwischen dem Federbein und der Karosserie angeordnet ist und zur Steifigkeitserhohung des verstellbaren Domlagers zumindest mittelbar zwischen dem Federbein und der Karosserie zur Anlage kommt. Mit anderen Worten kann der Elastomerring zusätzlich zum

Elastomerelement zumindest mittelbar zwischen dem Federbein und der Karosserie in Eingriff gebracht werden, um die Steifigkeit des verstellbaren Domlagers zu erhöhen. Vorzugsweise weist der Elastomerring eine höhere Steifigkeit auf als das

Elastomerelement. Ferner ist es aber auch denkbar, dass die Steifigkeit des

Elastomerrings gleich oder geringer als die Steifigkeit des Elastomerelements ist. Dadurch lässt sich die Steifigkeit des verstellbaren Domlagers variabel zwischen einer geringen und einer hohen Steifigkeit einstellen und somit die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs an der jeweiligen Fahrsituation anpassen. Dabei unterstützt eine hohe Steifigkeit des verstellbaren Domlagers eine sportliche Fahrweise und eine geringe Steifigkeit des verstellbaren Domlagers eine komfortable Fahrweise.

Vorzugsweise weist das verstellbare Domlager einen Stellring auf, der den

Elastomerring zumindest axial aufnimmt, um den Elastomerring zur Steif ig keitserhö- hung des Domlagers durch eine Drehung des Stellrings zumindest mittelbar zwischen dem Federbein und der Karosserie in Eingriff zu bringen. Besonders bevorzugt nimmt der Stellring den Elastomerring auch radial auf, um eine Kompression des

Elastomerrings bei axialer Belastung zu ermöglichen und ein radiales Fließen des Elastomerrings zu verhindern.

Vorteilhafterweise ist der Stellring in einem Gehäuse des verstellbaren Domlagers angeordnet und weist eine stirnseitig über den Umfang ausgebildete Rampenkontur auf, die mit einer korrespondierend dazu ausgebildeten Rampenkontur am Gehäuse zu- sammenwirkt, um bei einer Drehung des Stellrings eine axiale Verschiebung des Stellrings im Gehäuse zu realisieren. Ferner ist es auch denkbar die jeweilige Rampenkontur an einem anderen Bauteil auszubilden. Mithin kommen die beiden Rampenkonturen axial aneinander zur Anlage und ermöglichen bei der Drehung des Stellrings eine axiale Verschiebung des Stellrings im Gehäuse. Dabei gleiten die beiden Rampenkon- turen aneinander ab bis eine axiale Endposition erreicht ist. Die axiale Endposition ist durch das Auslaufen der beiden Rampenkonturen in zwei horizontale Ringflächen definiert.

Ferner bevorzugt ist ein Aktuator, umfassend einen Elektromotor und ein Getriebe, zur Verdrehung des Stellrings zumindest teilweise im oder am Gehäuse angeordnet. Insbesondere ist das Getriebe des Aktuators im Gehäuse angeordnet, wobei der Elektromotor von außen an dem Gehäuse angebracht ist. Ferner kann der Elektromotor auch dezentral angeordnet sein und über eine sogenannte Flexwelle angebunden werden. Vorzugsweise ist das Gehäuse mit einer Kolbenstange des Federbeins ver- bunden.

Des Weiteren bevorzugt ist das Getriebe entweder als Stirnradgetriebe oder Schneckengetriebe ausgebildet. Vorzugsweise ist das Stirnradgetriebe zweistufig ausgebildet. Ferner sind aber auch andere Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe oder ein Riementrieb, denkbar.

Ferner bevorzugt weist das Gehäuse ein Anbindungselement auf, worüber das verstellbare Domlager axial mit der Karosserie verbunden ist. Das Anbindungselement ist somit teil des Gehäuses und dient insbesondere zur Verbindung des Domlagers mit der Karosserie. Vorzugsweise ist das Domlager über mehrere Schraubelemente, die die Karosserie und das Anbindungselement axial durchdringen, an der Karosserie befestigt. Des Weiteren sind auch andere Befestigungselemente, wie beispielsweise Stehbolzen denkbar.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Aktuator über ein damit zusammenwirkendes Steuerelement steuerbar und regelbar ist. Das Steuerelement ist dabei entweder fahrsituationsabhängig und somit automatisch oder fahrerwunschab- hängig und somit manuell steuerbar und regelbar. Bei der fahrsituationsabhängigen Steuerung werden je nach Fahrsituation Signale an das Steuerelement übermittelt und dementsprechend die Steifigkeit des Domlagers eingestellt. Bei der fahrer- wunschabhängigen Steuerung kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs über einen jeweiligen Schalter zwischen unterschiedlichen Steif ig keitsstufen des Domlagers variieren und dadurch die jeweilige Fahrweise des Kraftfahrzeugs, z. B. sportlich oder komfor- tabel, unterstützen.

Vorzugsweise ist zumindest axial zwischen dem Stellring und dem Elastomerring ein Lagerelement angeordnet. Das Lagerelement ist insbesondere dazu vorgesehen bei einem Anpressen des Elastomerrings am Anbindungselement ein Reibmoment zwi- sehen dem Stellring und dem Elastomerring zu minimieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

Figur 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Federbeinstützlageranordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes Domlager,

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Domlagers, wobei das Domlager in der abgebildeten Position eine geringe Steifigkeit aufweist, Figur 3a eine schematische Detailschnittdarstellung des erfindungsgemäßen

Domlagers gemäß Figur 2, wobei das Domlager in der abgebildeten Position eine geringe Steifigkeit aufweist,

Figur 3b eine schematische Detailschnittdarstellung des erfindungsgemäßen

Domlagers gemäß Figur 2, wobei das Domlager in der abgebildeten Position eine hohe Steifigkeit aufweist, Figur 4a eine schematische Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß Figur 2, und

Figur 4b eine schematische Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Gemäß Figur 1 ist im Bereich einer Radaufhängung eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeuges zwischen einem Rad 19 und einer Karosserie 6 ein Federbein 5 an- geordnet. Das Federbein 5 weist einen Dämpfer 20 mit einer Kolbenstange 18 sowie einer Fahrwerksfeder 4 auf. Seitens der Karosserie 6 stützt sich das Federbein 5 über ein Federbeinstützlager 3 an einem verstellbaren Domlager 1 dämpfend ab.

Nach Figur 2 weist das verstellbare Domlager 1 ein Gehäuse 9 auf, in dem ein

Elastomerelement 2, ein radial um das Elastomerelement 2 angeordneter

Elastomerring 7 und ein Stellring 8 angeordnet sind. Ferner weist das Gehäuse 9 ein Anbindungselement 15 auf, worüber das verstellbare Domlager 1 axial mit der Karosserie 6 verbunden ist, wobei mehrere Schraubelemente 22a, 22b, 22c, von denen lediglich drei Schraubelemente 22a, 22b, 22c dargestellt sind, die Verbindung zwischen der Karosserie 6 und dem Anbindungselement 15 realisieren. Des Weiteren ist das Gehäuse 9 auch mit der Kolbenstange 18 des Federbeins 5 verbunden. Die Fahrwerksfeder 4 kommt axial am Federbeinstützlager 3 zur Anlage. Der Stellring 8 nimmt den Elastomerring 7 an einer dem Elastomerring 7 zugewandten Ringfläche axial auf und weist an einer zu dieser entgegengesetzten Ringfläche eine stirnseitig über den Umfang ausgebildete Rampenkontur 10 auf, die mit einer korrespondierend dazu ausgebildeten Rampenkontur 1 1 am Gehäuse 9 zusammenwirkt, um bei einer Drehung des Stellrings 8 eine axiale Verschiebung des Stellrings 8 im Gehäuse 9 zu realisieren. Mithin gleiten die beiden Rampenkonturen 10, 1 1 aneinander ab und verschieben aufgrund der Rampengeometrie den Stellring 8 axial im Gehäuse 9. Die Drehung des Stellrings 8 erfolgt durch einen Aktuator 12, der teilweise ebenfalls im Gehäuse 9 untergebracht ist. Der Aktuator 12 weist einen Elektromotor 13 sowie ein Getriebe 14 auf und ist über ein damit zusammenwirkendes Steuerelement 16 steuerbar. Das Steuerelement 16 ist dabei entweder fahrsituationsabhängig und somit automatisch oder fahrerwunschabhängig und somit manuell steuerbar und regelbar. Das Getriebe 14, das als zweistufiges Stirnradgetriebe 14a ausgebildet ist, wirkt über eine Verzahnung 23 an der Außenumfangsfläche des Stellringes 8 mit dem Stellring 8 zusammen. Das zum Drehen des Stellringes 8 benötigte Drehmoment wird von dem am Gehäuse 9 angeordneten Elektromotor 13 erzeugt. Zur Reibungsminimierung ist axial zwischen dem Stellring 8 und dem Elastomerring 7 ein Lagerelement 17 angeordnet. Ferner weist auch das zweistufige Stirnradgetriebe 14a zwei Lagerelemente 21 a, 21 b zur Reibungsminimierung auf.

Der Elastomerring 7 weist eine höhere Steifigkeit auf als das Elastomerelement 2. Durch die Drehung des Stellrings 8 wird der Elastomerring 7 zur Steifigkeitserhöhung des Domlagers 1 mittelbar zwischen dem Federbein 5 und der Karosserie 6 in Eingriff gebracht. Im Wesentlichen wird der Elastomerring 7 axial zwischen dem Anbindungs- element 15 und dem Stellring 8 in Eingriff gebracht. Dadurch wird nicht nur die Auflagefläche des Domlagers 1 vergrößert, sondern auch die Steifigkeit des Domlagers 1 erhöht, wodurch ein dynamisches Fahren unterstützt wird. Die Drehung des Stellrings 8 in entgegengesetzter Richtung entkoppelt den Elastomerring 7 vom Anbindungs- element 15, sodass lediglich das Elastomerelement 2 am Anbindungselement 15 zur Anlage kommt. Durch die Verringerung der Steifigkeit des variablen Domlagers 1 wird ein komfortables Fahren unterstützt.

Gemäß Figur 3a befindet sich der Stellring 8 in einer maximal eingefahrenen Position. Mit anderen Worten weist das - hier nur teilweise dargestellte - verstellbare Domlager 1 aufgrund einer axialen Beabstandung zwischen dem Elastomerring 7 und dem - hier nicht dargestellten - Anbindungselement 15 eine minimale Steifigkeit auf, da lediglich das - hier nicht dargestellte -Elastomerelement 2 am Anbindungselement 15 zur Anlage kommt. Die Rampenkontur 10 am Stellring 8 ist komplementär an der Rampenkontur 1 1 am Gehäuse 9 ausgebildet.

Nach Figur 3b befindet sich der Stellring 8 in einer maximal ausgefahrenen Position, wobei zwei horizontal ausgebildete Ringflächen 27a, 27b axial aneinander liegen und dadurch eine stabile Position des Stellrings 8 realisieren. Mit anderen Worten weist das - hier nur teilweise dargestellte - verstellbare Domlager 1 aufgrund der axialen Anlage des Elastomerrings 7 am - hier nicht dargestellten - Anbindungselement 15 eine maximale Steifigkeit auf. Mithin kommt sowohl das - hier nicht dargestellte - Elastomerelement 2 als auch der Elastomerring 7axial am Anbindungselement 15 zur Anlage. Die Rampenkontur 10 am Stellring 8 liegt komplementär an der Rampenkon- tur 1 1 am Gehäuse 9 an.

Figur 4a zeigt den Aktuator 12, umfassend den Elektromotor 13 und das Getriebe 14. Das Getriebe 14 ist als zweistufiges Stirnradgetriebe 14a ausgebildet. Der Elektromotor 13 weist eine Sonnenwelle 24 auf, die mit einem gestuften Zahnrad 25 kämmt, das wiederum mit dem Stellring 8 kämmt. Die Sonnenwelle 24 ist im Wesentlichen eine Motorwelle mit daran angeordnetem Zahnrad.

Figur 4b zeigt den Aktuator 12, umfassend den Elektromotor 13 und das Getriebe 14. Das Getriebe 14 ist als Schneckengetriebe 14b ausgebildet. Der Elektromotor 13 weist eine mit dem Stellring 8 kämmende Schneckenwelle 26 auf.

Bezuqszeichenliste

1 verstellbares Domlager

2 Elastomerelement

3 Federbeinstützlager

4 Fahrwerksfeder

5 Federbein

6 Karosserie

7 Elastomerring

8 Stellring

9 Gehäuse

10 Rampenkontur

1 1 Rampenkontur

12 Aktuator

13 Elektromotor

14 Getriebe

14a Stirnradgetriebe

14b Schneckengetriebe

15 Anbindungselement

16 Steuerelement

17 Lagerelement

18 Kolbenstange

19 Rad

20 Dämpfer

21 a, 21 b Lagerelemente

22a-22c Schraubelemente

23 Verzahnung

24 Sonnenwelle

25 Zahnrad

26 Schneckenwelle

27a, 27b Ringfläche